JP4210286B2 - 機能異常中の電力網に接続されている風力タービンを制御する方法、制御システム、風力タービン、及び一群の風力タービン - Google Patents
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Description
本発明は、機能異常中の電力網に接続されている風力タービンを制御する方法、請求項10の序文に記載の制御システム、請求項15の序文に記載の風力タービン、及び一群の風力タービンに関する。
通常、風力タービンは、発電して風力タービンから遠隔した場所の需要者に電力を供給することができるようにするために、電力網に接続される。電力は電力網の送電線又は配電線を介して、家庭、職場等に送られる。
・非常に短い持続時間の過電圧サージ及び過電流サージである過渡現象すなわち「スパイク」。最も劇的な過渡現象は、落雷によって引き起こされるが、大半は、オン/オフの切り換えの大電力負荷により引き起こされる。
・サグすなわち「電圧低下」。これは最も一般的に示される電源外乱であり、一瞬の電圧低下として生じ得る。
・電力遮断、停電、すなわち「停電」。これは電力網の電力の全損である。
本発明は、機能異常中の電力網に接続されている風力タービンを制御する方法であって、
電力網の機能異常を検出するステップと、
風力タービンの少なくとも1つの部品の少なくとも1つの物理的動作特性を監視するステップと、
前記少なくとも1つの物理的動作特性を少なくとも1つの所定の限界値と比較するステップと、
前記機能異常の期間中、少なくとも1つの物理的動作特性を少なくとも1つの所定の限界値以下に保つように、前記風力タービンの1つ又は複数の風力タービンブレードを制御するステップと
を含む、機能異常中の電力網に接続されている風力タービンを制御する方法に関する。
少なくとも1つの物理的動作特性と少なくとも1つの所定の限界値とを比較する手段と、
機能異常の期間中、風力タービンの1つ又は複数の風力タービンブレードを制御する手段と
をさらに備え、
1つ又は複数の風力タービンブレードは、少なくとも1つの物理的動作特性を少なくとも1つの所定の限界値以下に保つように、上記比較に応じて制御される、制御システムに関する。
少なくとも1つの物理的動作特性と少なくとも1つの所定の限界値とを比較する制御システムと、
機能異常の期間中、少なくとも1つの物理的動作特性を少なくとも1つの所定の限界値以下に保つように1つ又は複数の風力タービンブレード()を制御する手段と
をさらに備える風力タービンに関する。
1つ又は複数の制御可能なロータブレードをそれぞれが有する少なくとも2つの風力タービンと、
電力網の機能異常を検出する手段と、
少なくとも2つの風力タービンの少なくとも1つの部品の少なくとも1つの物理的動作特性を監視する手段と、
少なくとも1つの物理的動作特性と少なくとも1つの所定の限界値とを比較する中央制御システムと、
機能異常の期間中、少なくとも1つの物理的動作特性を少なくとも1つの所定の限界値以下に保つように、少なくとも2つの風力タービンのうち1つ又は複数の風力タービンの1つ又は複数の風力タービンブレードを制御する手段と、を備える、電力網に接続されるとともに電気エネルギーを供給する、1つ又は複数のパークの風力タービン等の一群の風力タービンに関する。
図1は、タワー2と、当該タワーの頂部に位置する風力タービンナセル3とを備える最新の風力タービン1を示す。3つの風力タービンブレードから成る風力タービンロータ5が、ナセルの前面から延びた低速シャフトを介してナセルに連結されている。
に基づいて、本発明による制御システムによって制御される。図6は、発電機のロータ又はステータ、変圧器、発電機制御回路、及びギヤ手段(例えばギヤオイル温度)等の各種部品の温度値が測定される様子を示す。
風力タービンを電力網に接続し、且つ制御システムにより発電を制御するステップと、
風力タービンの接続時の電力網電圧等の制御システムにより電力網の状況を検出するステップと、
機能異常、例えば+/−5%を超える電圧低下を判定するよう、その値を第1の所定の限界値と比較するステップと(なお、値がその限界値以下である場合は、風力タービンは通常運転される)、
重度の機能異常、例えば電力網からの風力タービンの即座の接続解除が要求される電力網の完全停電、を判定するよう、検出された機能異常値を第2の所定の限界値と比較するステップと、
風力タービンの部品の種々の温度を検出するステップと、
上記温度測定の結果として、ロータブレードの傾斜角度を変えることにより風力タービンの発電を低下させるステップと、
温度を部品の温度の所定の限界値と比較するステップとを含む。機能異常中、温度が上昇しすぎないように発電をさらに減らすよう傾斜角度を再び変更し、発電は低レベルに維持される。風力タービンは、温度推移が有害レベル近くになることを温度検出が示すと、制御システムによって電力網から接続解除され得る。
2.風力タービンタワー
3.風力タービンナセル
4.風力タービンハブ
5.風力タービンロータブレード
6.ギヤ手段
7.発電機
7a.ステータ
7b.ロータ
8.発電機及び変圧器間のインピーダンス
9.上記インピーダンスを短絡させるサイリスタスイッチ
10.電力網接続解除スイッチ
11.接続解除スイッチの検出システム
12.電気変圧器
13.電力網
14.電力網の機能異常(例えば短絡)
15.上記ロータブレードの傾斜角度制御
16.風力タービン用の制御システム
17.周波数変換器
17a.整流器
17b.中間DCリンク
17c.インバータ
18.冷却チャネル
19.冷却手段の入口
20.冷却手段用ポンプ
21.冷却手段用容器
22.海上パークの風力タービン等の一群の風力タービン
23、23a.検出された信号接続
23b.制御信号接続
24.主接続
P.電力
U.電圧
I.電流
Z.インピーダンス
α.傾斜角度
Δ.デルタ値
t.時間
T.温度
Claims (15)
- 機能異常中の電力網に接続されている風力タービンを制御する方法であって、
該電力網の機能異常を検出するステップと、
該風力タービンの発電機のステータ及び/又はロータ、電気制御システムの半導体、変圧器、及び/又はギヤ手段の温度を監視するステップと、
該温度を少なくとも1つの所定の限界値と比較するステップと、
該機能異常の期間中、該温度を少なくとも1つの所定の限界値以下に保つように、該風力タービンの1つ又は複数の風力タービンブレードを制御するステップと
を含む、風力タービンを制御する方法。 - 前記電力網の機能異常の検出は、連続的又は例えば0.5秒ごとに断続的に行われる、請求項1に記載の風力タービンを制御する方法。
- 前記電力網の機能異常は、電力網電圧、電流、周波数、及び/又は温度の変化が第1の所定の限界値を超えるものとして検出される、請求項1又は2に記載の風力タービンを制御する方法。
- 前記風力タービンは、温度、又は電力網電圧、電流、周波数の変化が第2の所定の限界値を超えている前記電力網から接続解除される、請求項1乃至3のいずれかに記載の風力タービンを制御する方法。
- 前記1つ又は複数の風力タービンブレードの傾斜角度は、前記機能異常の期間中、前記温度を少なくとも1つの所定の限界値以下に保つように制御される、請求項1乃至4のいずれかに記載の風力タービンを制御する方法。
- 前記傾斜角度は、前記機能異常中、連続的に制御される、又は該機能異常の発生開始時に同時に行われるステップ等の1つ又は複数のステップで制御される、請求項1又は5のいずれかに記載の風力タービンを制御する方法。
- 前記1つ又は複数の風力タービンブレードの前記傾斜角度は、前記機能異常中、前記風力タービン発電機による発電力を例えば定格発電量の100%から30%に下げるように制御される、請求項5又は6に記載の風力タービンを制御する方法。
- 前記機能異常が終了したものと検出された後で、最適な傾斜角度が回復する、請求項1乃至7のいずれかに記載の風力タービンを制御する方法。
- 電力網(13)に接続されるとともに電気エネルギーを供給する風力タービン(1)用の制御システム(16)であって、
電力網の機能異常を検出する手段(11)と、
風力タービンの発電機のステータ及び/又はロータ、電気制御システムの半導体、変圧器及び/又はギヤ手段の温度を監視する手段と
を備え、
該温度と少なくとも1つの所定の限界値とを比較する手段と、
該機能異常の間、該風力タービン(1)の1つ又は複数の風力タービンブレード(5)を制御する手段(15)と
をさらに備え、
該1つ又は複数の風力タービンブレード(5)は、該温度を前記少なくとも1つの所定の限界値以下に保つように、該比較に応じて制御されることを特徴とする、風力タービン用の制御システム。 - 前記機能異常を検出する手段は、電力網電圧、電流、周波数、及び/又は温度の変化を検出する手段であることを特徴とする、請求項9に記載の風力タービン用の制御システム。
- 前記機能異常を検出する手段は、比較のため、電圧、電流周波数値、及び/又は温度の所定の最小限界値及び最大限界値を含むことを特徴とする、請求項9又は10に記載の風力タービン用の制御システム。
- 前記機能異常を検出する手段は、機能異常値を連続的又は断続的に検出することを特徴とする、請求項9乃至11のいずれかに記載の風力タービン用の制御システム。
- 機能異常時間、温度、電圧、電流、及び/又は周波数の変化についての限界値等の少なくとも1つの所定の限界値の記憶手段を有することを特徴とする、請求項9乃至12のいずれかに記載の風力タービン用の制御システム。
- 電力網(13)に接続されるとともに電気エネルギーを供給する風力タービン(1)であって、
1つ又は複数の発電機(7、7a、7b)、電気制御システム(17、17a、17b)、変圧器(12)、及び/又はギヤ手段(6)、並びに制御可能なロータブレード(5)等の複数の部品と、
電力網の機能異常を検出する手段(11)と、
該部品のうち少なくとも1つの温度を監視する手段と
を備え、
該温度と該少なくとも1つの所定の限界値とを比較する制御システム(16)と、
該機能異常の間、該温度を該少なくとも1つの所定の限界値以下に保つように1つ又は複数の該風力タービンブレード(5)を制御する手段(15)と
をさらに備えることを特徴とする、風力タービン。 - 電力網(13)に接続されるとともに電気エネルギーを供給する、1つ又は複数のパークの風力タービン等の一群の風力タービン(22)であって、
1つ又は複数の制御可能なロータブレード(5)をそれぞれが有する少なくとも2つの風力タービン(1)と、
該電力網の機能異常を検出する手段(11)と、
該少なくとも2つの風力タービンの少なくとも1つの部品の温度を監視する手段と、
該温度と少なくとも1つの所定の限界値とを比較する中央制御システム(16)と、
該機能異常の期間中、該温度を該少なくとも1つの所定の限界値以下に保つように、該少なくとも2つの風力タービン(1)のうち1つ又は複数の風力タービン(1)の該1つ又は複数の風力タービンブレード(5)を制御する手段(15)と
を備える、一群の風力タービン。
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